TreeMap:基于紅黑樹實現的一個有序的Map實現類.這個有序的維護是通過key實現的Comparable接口或者是在構造時傳入的Comparator類來實現它的一個排序規則的.TreeMap的實現保證了containsKey(),put(),get(),remove()操作的時間復雜度均是log(n)(n是樹上的entry數).TreeMap是非線程安全類,如果多個線程同時訪問來修改treemap的結構(改變結構是指執行了添加或者刪除操作,如果改變一個已經存在的key的值這類操作則不算是改變結構),那么必須在外部來保證對這個treemap的同步訪問.
如果要對一個treemap進行同步訪問,我們也可以使用java中提供的同步包裝類來實現同步,例如:

SortedMap m = Collections.synchronizedSortedMap(new TreeMap(...));

下面我們來看看TreeMap中的Entry是一種什么樣的結構:

static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    K key; 
    V value;
    Entry<K,V> left = null;  // 左子樹
    Entry<K,V> right = null;  // 右子樹
    Entry<K,V> parent;  // 父節點
    boolean color = BLACK;  // 本節點的顏色(紅黑兩種)
    
    Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent) {
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.parent = parent;
    }
}

類定義

public class TreeMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

成員變量

方法講解-只講解put和get操作

添加元素 put()

/**
* 1. 首先判斷根元素是否為空,也就是當前put進來的entry是否是第一次操作
* 2. 如果是第一次put,則直接創建entry并賦值給root
* 3. 如果不是第一次put(也就是root不為null),則獲取比較器
* 4. 將新增的key從根節點開始比較,
*    小于根節點則繼續跟當前節點的左子樹的根節點比較;
*    大于根節點則繼續跟當前節點的右子樹的根節點比較;
*    如果等于當前節點則直接用value替換原來的值并返回原來的值
* 5. 最后如果不是執行的替換操作,而是執行的插入則要重新調整樹的結構,
*    讓新樹符合紅黑樹的規則.
**/
public V put(K key, V value) {
    Entry<K,V> t = root;
    if (t == null) {
        compare(key, key); // type (and possibly null) check

        root = new Entry<>(key, value, null);
        size = 1;
        modCount++;
        return null;
    }
    int cmp;
    Entry<K,V> parent;
    // split comparator and comparable paths
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    if (cpr != null) {
        do {
            parent = t;
            cmp = cpr.compare(key, t.key);
            if (cmp < 0)
                t = t.left;
            else if (cmp > 0)
                t = t.right;
            else
                return t.setValue(value);
        } while (t != null);
    }
    else {
        if (key == null)
            throw new NullPointerException();
        Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
        do {
            parent = t;
            cmp = k.compareTo(t.key);
            if (cmp < 0)
                t = t.left;
            else if (cmp > 0)
                t = t.right;
            else
                return t.setValue(value);
        } while (t != null);
    }
    
    // 遍歷完成,找到新增節點放置的位置
    Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
    if (cmp < 0)  // 比父節點小,放在左子樹
        parent.left = e;
    else   // 大,放在右子樹
        parent.right = e;
    
    // 重新調整樹使之符合紅黑樹的規則
    // (此過程比較復雜,需了解紅黑樹算法規則,在此暫不分析)
    fixAfterInsertion(e);
    size++;
    modCount++;
    return null;
}

獲取元素get()
TreeMap的get()操作就是通過比較循環獲取左右子樹比較的一個過程,直到找到對應的節點

public V get(Object key) {
    Entry<K,V> p = getEntry(key);
    return (p==null ? null : p.value);
}

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
    // Offload comparator-based version for sake of performance
    if (comparator != null)
        return getEntryUsingComparator(key);
    if (key == null)
        throw new NullPointerException();
    Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
    Entry<K,V> p = root;
    while (p != null) {
        int cmp = k.compareTo(p.key);
        if (cmp < 0)
            p = p.left;
        else if (cmp > 0)
            p = p.right;
        else
            return p;
    }
    return null;
}

final Entry<K,V> getEntryUsingComparator(Object key) {
    K k = (K) key;
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    if (cpr != null) {
        Entry<K,V> p = root;
        while (p != null) {
            int cmp = cpr.compare(k, p.key);
            if (cmp < 0)
                p = p.left;
            else if (cmp > 0)
                p = p.right;
            else
                return p;
        }
    }
    return null;
}